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激光拉曼光譜探針助力科學家發現海底“可燃冰

時間:2017-09-26 09:25 作者:液位計廠家 點擊:
我國新一代遠洋綜合科考船“科學”號在執行中國科學院戰略性先導科技專項中,在我國南海海域首次發現了裸露在海底的天然氣水合物,即“ 可燃冰”。這一成果於22日在國際權威學術期刊《地球化學 地球物理學 地球係統學》上在線發表。
 

 
  中國科學院海洋研究所特聘研究員、課題負責人張鑫告知,通過“發現”號無人潛水器攜帶的深海激光拉曼光譜探針,科考團隊在我國南海約1100米的深海海底,探測到兩個站點存在裸露於海底的“可燃冰”:一個站點分布在冷泉化能極端生物群落中;另一個站點位於一個活動的冷泉噴口的內壁,這也是在我國海域首次發現正在噴發的深海冷泉噴口。
 
  科考團隊通過自主研發的拉曼光譜探針,在1000多米深的海底對裸露在外的“可燃冰”進行了現場探測,並證實其為標準的I型水合物。數據顯示,兩個站點快速生成的“可燃冰”並非單一的籠型結構,其內部存在大量的甲烷、硫化氫等自由氣體,這也是國際上首次使用原位拉曼光譜數據證實這一科學結論。
 
  2014年-2017年,在中國科學院戰略性先導科技專項“熱帶西太平洋關鍵區域海洋係統物質能量交換”的支持下,“科學”號在該區域連續開展了4個航次的集中調查。
 
  張鑫告訴我們,2014年—2015年,利用長基線水下定位技術和深海超高清視頻技術,科研人員在南海圈定了裸露在海底的疑似“可燃冰”精確水下位置,但苦於沒有相關的原位探測技術,無法驗證此猜想。2015-2016年,科研人員自主研發了世界首台可以直接插入高溫熱液噴口(450 oC)進行原位探測的係列化拉曼光譜探針,可對深海熱液流體、冷泉流體、“可燃冰”和沉積物孔隙水進行原位化學成分分析,成為了本次發現的主要高技術手段。原位探測技術可以避免傳統取樣方式由於從深海海底到海麵之間巨大的溫度、壓力等環境因素變化導致的樣品物理化學性質的變化,已成為國際深海研究的熱點。
 
  2016年,科研人員還通過自主研發的保溫保壓樣品轉運器,將在海底放置了410天的人工合成的“可燃冰”樣品帶回甲板,創造了在海底原位保存人工合成水合物放置時間最長的世界紀錄,此前的紀錄由美國MBARI海洋研究所保持,隻有43天,回收的“可燃冰”樣品已被用於研究“可燃冰”的形成、分解以及與周圍海水之間的物質交換。
 
  “可燃冰”一般分布在深海沉積物或者大陸永久凍土中,而裸露在海底表麵的“可燃冰”則需要大量的深海冷泉流體作為氣源,因此極難存在,在全球也鮮有報道。張鑫認為,發現裸露的“可燃冰”的冷泉區域將是研究“可燃冰”形成、分解、成藏以及和海洋環境相互作用機製的極佳天然試驗場,該區域海底可能也不排除有潛在的“可燃冰”資源。

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